4296—4302 cm^(–1)范围内氨气光谱线强与自展宽系数测量研究

由于HITRAN数据库中NH_(3)在4296—4302 cm^(–1)范围的谱线参数主要源于理论计算,与实际情况存在差异.为了修正数据库中该范围内NH_(3)的谱线参数,本文利用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术和计量学理论,测量2—10 Torr(1 Torr=133.322 Pa)高纯NH_(3)在4296—4302 cm^(–1)范围内的吸收光谱,综合考虑压强、温度、气池光程、波数、线型拟合等主要影响因素,对NH_(3)在该波段的主要吸收谱线的线强和自展宽系数进行了反演和不确定度计算.测量得到的线强与同行最新测量结果偏差在20%以内,自展宽系数与HITRAN2020数据库偏差在14%以内,二者的不确定度范围分别为0.63%—2.7%和0.77%—5.4%,均小于HITRAN数据库中的不确定度范围10%—20%,测量的部分谱线光谱参数在HITRAN中没有记录,本文获得的结果对于补充和修正HITRAN数据中4296—4302 cm^(–1)范围NH_(3)的谱线参数具有参考意义.

基于TDLAS技术的水汽低温吸收光谱参数测量

精确的气体光谱参数对气体浓度、温度等的光谱精确反演测量具有十分重要的意义,针对当前主流光谱数据库(例如HITRAN)中数据与实际数值存在相当误差的问题,自主研制了一套基于静态冷却技术的低温光谱实验平台,用于精确测量低温下的气体吸收光谱参数.运用该低温光谱实验平台,采用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术测量了温度为230—340 K、压强为10—1000 Pa时7240—7246 cm^(-1)波段的纯水汽振转跃迁光谱.采用Voigt线型多峰拟合方法,获得了5条水汽振转跃迁谱在不同温度、不同压强下的积分吸光度值及洛伦兹展宽值,运用线性拟合的方法得到这5条吸收线的自展宽半峰全宽系数及参考温度下的线强值.运用不确定度传递公式,计算得到实验结果的不确定度,与HITRAN2012数据库中的线参数进行对比,所测的5条吸收线中实验结果与数据库值最大相差10.96%,且实验结果的不确定度为1.11%—2.98%(置信概率p=95%,包含因子k=2),小于HITRAN2012数据库值的不确定度.

2.0μm处CO2高温谱线参数测量研究

研究高温下待测气体的谱线属性,如谱线强度、自加宽系数、空气加宽系数、温度系数等,为高温环境中可调谐半导体激光吸收光谱技术反演温度、浓度、速度及其场分布提高精度和可靠性起着十分重要的作用.HITEMP数据库中的数据基本上是理论计算结果,与实际情况存在相当的误差.为了获得所选2.0μm处的可用于燃烧诊断的CO2谱线参数,本文采用半导体激光器作为光源,结合实验室的高温测量系统,记录了700—1300 K温度范围内所选谱线的高温吸收光谱,获得了各谱线在相应温度下的谱线强度、自展宽系数及温度系数等谱线参数.测量得到CO2的5006.978 cm 1和5007.7874 cm 1谱线强度与理论计算值相对误差小于11%;获得了现有数据库缺少的温度系数和高温下自展宽系数数据.所有各项参数对以后将要进行的燃烧诊断中的CO2浓度检测有很大帮助.